runtime之玩转成员变量
前言：
不铺垫那么多，单刀直入吧：runtime是一个C和汇编写的动态库，就像是一个小小的系统，将OC和C紧密关联在一次，这个系统主要做两件事情。
1，封装C语言的结构体和函数，让开发者在运行时创建，检查或者修改类，对象和方法等
2，传递消息，找出方法的最终执行代码
也就是说我们写的OC代码在运行的时候都会转为运行时代码
通过runtime的学习能够更好理解OC的这种消息发送机制，并且我也认为对runtime的学习是对深入学习iOS必不可少的坎，比如你有可能通过阅读一些第三方框架来提高自己的编程技巧，在这些第三方框架中就会有大量运行时代码。掌握了runtime我们能够简单做些什么事情呢？
1，遍历对象的所有属性
2，动态添加／修改属性，动态添加／修改／替换方法
3，动态创建类／对象
4，方法拦截使用（给方法添加一个动态实现，甚至可以讲该方法重定向或者打包给lisi）
听起来跟黑魔法一样。其实runtime就素有黑魔法之称！我们就从成员变量开始我们对runtime的学习吧。
正文
成员变量：
成员变量是我们在定义一个类中其中重要的成分，主要是想描述这个类实例化后具备了什么属性，特点，等等。就像定义了一个Person类，Person类具备了name，age，gender等各种属性来描述这个类。举了这个稍微符合的例子来辅助说明成员变量是干嘛用的，但是却还是不能说明成员变量到底本质是什么？在runtime.h文件中的成员变量是一个指向objc_ivar类型的结构体指针：
1 /// An opaque type that represents an instance variable. 2 typedef struct objc_ivar *Ivar;
在这个objc_ivar这个结构体定义如下：
struct objc_ivar { char *ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE;//成员变量的名字 char *ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE;//成员变量的类型 int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE; #ifdef __LP64__ int space OBJC2_UNAVAILABLE; #endif }
对成员变量进行操作的主要有以下几种方式：
Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount) //获取所有成员变量 const char *ivar_getName(Ivar v) //获取某个成员变量的名字 const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v) //获取某个成员变量的类型编码 Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name) //获取某个类中指定名称的成员变量 id object_getIvar(id obj, Ivar ivar) //获取某个对象中的某个成员变量的值 void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value) //设置某个对象的某个成员变量的值
下面通过建立一个Person类来理解runtime中提供的这些函数，首先我们定义一个Person类，并且重写它的description方法：
Person.h中：
@interface Person : NSObject { NSString *clan;//族名 } @property(nonatomic,copy)NSString *name; @property(nonatomic,copy)NSString *gender; @property(nonatomic,strong)NSNumber *age; @property(nonatomic,assign)NSInteger height; @property(nonatomic,assign)double weight;
Person.m
-(NSString *)description { unsigned int outCount; Ivar *IvarArray = class_copyIvarList([Person class], &outCount);//获取到Person中的所有成员变量 for (unsigned int i = 0; i < outCount; i ++) { Ivar *ivar = &IvarArray[i]; NSLog(@"第%d个成员变量:%s,类型是:%s",i,ivar_getName(*ivar),ivar_getTypeEncoding(*ivar));// 依次获取每个成员变量并且打印成员变量名字和类型 } return nil; }
在程序入口创建Person实例类并且调用description方法可以看到打印台打印：
ivar_getTypeEncoding函数获取到的是成员变量的类型编码。类型编码是苹果对数据类型对象类型规定的另一个表现形式，比如"@"代表的是对象，":"表示的是SEL指针，"v"表示的是void。具体可以看苹果官方文档对类型编码的具体规定:戳我！！！
通过runtime来给对象赋值和获取对象的值：
Person.m中实现了两个分别对实例化person对象赋值和取值方法:
1 + (Person *)personWithName:(NSString *)name age:(NSNumber *)age gender:(NSString *)gender clan:(NSString *)clan 2 { 3 Person *p = [Person new]; 4 unsigned int outCount; 5 Ivar *IvarArray = class_copyIvarList([Person class], &outCount); 6 object_setIvar(p, IvarArray[0], clan); 7 object_setIvar(p, IvarArray[1], name); 8 object_setIvar(p, IvarArray[2], gender); 9 object_setIvar(p, IvarArray[3], age); 10 return p; 11 } 12 13 - (void)personGetPersonMessage 14 { 15 unsigned int outCount; 16 Ivar *IvarArray = class_copyIvarList([Person class], &outCount); 17 for (NSInteger i = 0; i < 4; i ++) { 18 NSLog(@"%s = %@",ivar_getName(IvarArray[i]),object_getIvar(self,IvarArray[i])); 19 } 20 }
在viewDidLoad中：
1 Person *person = [Person personWithName:@"张三" age:@26 gender:@"man" clan:@"汉"]; 2 [person personGetPersonMessage];
可以看到打印台打印：
成功的对Person对象进行设置值和取值操作。
属性：
属性在runtime中定义如下：
1 /// An opaque type that represents an Objective-C declared property. 2 typedef struct objc_property *objc_property_t; 3 /// Defines a property attribute 4 typedef struct { 5 const char *name; /**< The name of the attribute */ 6 const char *value; /**< The value of the attribute (usually empty) */ 7 } objc_property_attribute_t;
属性的本质是一个指向objc_property的结构体指针。跟成员变量一样，runtime中一样为属性定义了一系列对属性的操作函数：
objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount) //获取所有属性的列表 const char *property_getName(objc_property_t property) //获取某个属性的名字 const char *property_getAttributes(objc_property_t property) //获取属性的特性描述 objc_property_attribute_t *property_copyAttributeList(objc_property_t property, unsigned int *outCount) //获取所有属性的特性
获取person实例对象中所有属性的特性描述:
Person.m中：
1 - (void)getAttributeOfproperty 2 { 3 unsigned int outCount; 4 objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([Person class], &outCount); 5 for (NSInteger i = 0; i < outCount; i ++) { 6 NSLog(@"属性：%s,它的特性描述:%s",property_getName(propertyList[i]),property_getAttributes(propertyList[i])); 7 } 8 }
获取属性列表只会获取有property属性声明的变量，所有当调用getAttributeOfproperty的时候打印台打印：
特性描述主要说明的是该属性的修饰符，具体的代表意义如下:
1 属性类型 name值：T value：变化 2 编码类型 name值：C(copy) &(strong) W(weak) 空(assign) 等 value：无 3 非/原子性 name值：空(atomic) N(Nonatomic) value：无
在运行时runtime下我们可以获取到所有的成员变量，以及类的私有变量。所有runtime的重要应用就是字典转模型，复杂归档。
应用1:复杂对象归档
复杂对象归档平常我们需要类遵循<NSCoding>协议，重写协议中编码和解码的两个方法，创建NSKeyarchive对象将类中的成员变量进行逐一编码和解码。
runtime下基本是同样的操作，但是我们可以利用runtime提供的函数获取变量的名字和所对应的成员变量，开启循环进行快速归档（要记得普通情况下我们可以要逐一的写），同样是以Person类为例;
Person.m中：
-(instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder { self = [super init]; if (self) { unsigned int outCount; Ivar *ivarList = class_copyIvarList([Person class], &outCount); for (NSInteger i = 0; i < outCount; i ++) { Ivar ivar = ivarList[i]; NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; [self setValue:[aDecoder decodeObjectForKey:ivarName] forKey:ivarName]; } } return self; } -(void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder { unsigned int outCount; Ivar *ivarlist = class_copyIvarList([self class], &outCount); for (NSInteger i = 0; i < outCount; i ++) { Ivar ivar = ivarlist[i]; NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; [aCoder encodeObject:[self valueForKey:ivarName] forKey:ivarName]; } }
应用2字典转模型：
另一个重要的应用便是字典转模型，将字典中的数据赋值给模型中对应的属性。大概思路是先通过class_copyPropertyList获取到所有的属性，再通过property_getName获取到变量对应的名字作为key值，通过key值查看字典中是否有对应的value，若是有的话则给属性赋值。
以上的操作都是基于对象具有的属性通过runtime获取属性的一些信息，比如名字，属性的值，属性的特性描述等。通过runtime还可以给对象动态添加变量，也就是添加关联。还记得分类和延展的区别吗？延展可以为类添加属性和方法，而分类只能为类添加方法。有个面试题：不使用继承的方式如何给系统类添加一个公共变量？我们知道在延展里面为类添加的变量是私有变量，外界无法访问的。如果对runtime有了解的人也许就知道这是想考验应聘人对runtime的了解。
runtime下提供了三个函数给我们能够进行关联对象的操作：
1 void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy) //为某个类关联某个对象 2 id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key) //获取到某个类的某个关联对象 3 void objc_removeAssociatedObjects(id object) //移除已经关联的对象 4 参数说明： 5 /** 6 * 参数说明： 7 object：要添加成员变量的对象 8 key:添加成员变量对应的key值 9 value:要添加的成员变量 10 policy：添加的成员变量的修饰符 11 */
我们以给NSDictionary添加一个NSString类型的公共变量funnyName为例:
在NSDictionary分类MyDict.h新增加两个属性其中一个字符串一个block中：
1 @property(nonatomic,copy)NSString *funnyName; 2 @property(nonatomic,copy)void(^dictAction)(NSString *str);
一般情况下如果我们只声明了这些变量在外面使用的时候就会报错，所有需要我们手动实现他们的set和get方法（可别以为是因为我们没有实现它们的set和方法才报错了哦,@property修饰的属性可是会自动生成get和set方法）
那应该如何实现它们的set和get方法呢：
1 -(void)setFunnyName:(NSString *)funnyName 2 { 3 objc_setAssociatedObject(self, @selector(funnyName), funnyName, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC); 4 } 5 6 -(NSString *)funnyName 7 { 8 return objc_getAssociatedObject(self, @selector(funnyName)); 9 } 10 11 -(void)setDictAction:(void (^)(NSString *))dictAction 12 { 13 objc_setAssociatedObject(self, @selector(dictAction), dictAction, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC); 14 } 15 16 -(void (^)(NSString *))dictAction 17 { 18 return objc_getAssociatedObject(self, @selector(dictAction)); 19 }
在我们程序中就可以使用字典新增加的两个属性了：
1 NSDictionary *dict = [NSDictionary new]; 2 dict.funnyName = @"SoFunny"; 3 NSLog(@"dict.funnyName = %@",dict.funnyName); 4 void(^action)(NSString *str) = ^(NSString *str){ 5 NSLog(@"打印了这个字符串:%@",str); 6 }; 7 //设置block 8 dict.dictAction = action; 9 10 //调用dict的action 11 dict.dictAction(@"新增加变量dicAction");
在打印台可以看见打印成功打印到我们想要的东西：
初尝runtime，若是有什么表述不当的地方还请指出。后续将继续更新runtime的学习。
